Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Физики МФТИ объяснили причину жёсткости поликристаллических алмазов

Физики МФТИ объяснили причину жёсткости поликристаллических алмазов

Ключевые слова:  Applied Physics Letters, Молекулярная физика, МФТИ, периодика, Физика

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

02 ноября 2015

Физики из МФТИ разгадали тайну феноменально высокой упругости поликристаллических алмазов с размером зерна порядка 10 нанометров, которые, вопреки логике, оказались жёстче алмазных монокристаллов — оказалось, что «зерна» в поликристалле способны «активно» противодействовать внешнему давлению, говорится в статье ученых, опубликованной в журнале Applied Physics Letters.

Авторы исследования, сотрудники факультета молекулярной и химической физики МФТИ и Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов в Троицке (ТИСНУМ) Павел Сорокин и Сергей Ерохин занимаются компьютерным моделированием поведения кристаллических наноструктур, чтобы определить, чем обусловлены их физические свойства, и создать основу для целенаправленного синтеза материалов с заданными свойствами.

IMG_4251.JPG

Ранее эксперименты с поликристаллическими алмазными ­структурами, состоящими из множества мелких алмазных нанокристаллов ­показали, что они в некоторых случаях могут быть более жёсткими, чем монокристаллический алмаз.

«Вопреки ожиданиям поликристаллический алмаз с кристаллитами нанометрового размера может демонстрировать большую упругость, чем чистый алмаз, монокристаллический, который считается самым жёстким кристаллом из существующих», -­ говорит Сорокин.

Чтобы объяснить этот эффект, ученые с помощью суперкомпьютеров провели компьютерное моделирование поведения нанополикристаллов под давлением. Расчеты, проведенные Сорокиным и Ерохиным, показывают, что характер реакции поликристаллических алмазов на механическое напряжение зависит от того, какой формой обладают его зерна. При этом ученым удалось найти объяснение аномальной жёсткости этих структур.

Оказалось, что отдельные кристаллиты реагируют на равномерную нагрузку со всех сторон анизотропно, они неравномерно деформируются в разных направлениях. «Поликристаллические алмазы могут превосходить монокристалл в жёсткости, и связано это исключительно с наноразмерным эффектом: кристаллиты в этом поликристалле могут иметь такую форму, что при механической деформации этого поликристалла его механический отклик будет иметь большую величину», - говорит Сорокин.

Часть из изученных моделей нанополикристаллов, как показали расчеты, обладают более высоким объемным модулем упругости, чем алмаз. Причиной этого является то, что зерна обладают специфической формой и они по­-разному контактируют друг с другом.Результаты этих расчетов и физическое объяснение рекордной упругоси нанополикристаллических алмазов, как надеются авторы статьи, помогут создать еще более прочные материалы, подбирая «правильный» размер и форму зерен. К примеру, ученые выяснили, что самые удачные поликристаллы должны получаться в тех случаях, когда они состоят из нанокристаллов размеров в 10 нанометров, что полностью соответствует литературным экспериментальным данным.

Результаты этого исследования исключительно важны для создания новых сверхтвёрдых материалов. «Подобные материалы имеют большое значение в различных областях промышленности, поскольку могут использоваться в качестве износостойких покрытий, абразивных материалов, в качестве инструментов для огранки и полировки и др. Таким образом, поиск и синтез новых сверх-­ и ультратвёрдых материалов с твёрдостью, сравнимой или даже твёрже, чем уалмаза, представляет особую важность с точки зрения как фундаментальной науки, так и прикладных применений», - заключил Сорокин.


Источник: Импульс




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нанолабиринт
Нанолабиринт

Обо всем и сразу
О всех конкурсах наноолимпиады. Продолжается прием решений и консультации участников по всем конкурсам олимпиады. Ждем новых участников и желаем творческих успехов тем, кто уже начал решать задания наноолимпиады.

Солнечная энергетика и школьники
Молодые сотрудники, студенты и аспиранты МГУ готовят пополнение в области альтернативной энергетики, школьники Университетской Гимназии сами делают солнечные элементы...

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Графен и трение. Ловушки для дираковских фермионов. Заслон квантовым ошибкам. Нематическая квантово-холловская жидкость на поверхности висмута. Рост критической температуры при поверхностном электронном допировании Ba(Fe1.94Co0.06)2As2. Нанотехнологии создают “умный” текстиль. Разделение газовых смесей пористым фосфореном допировании. Линейный датчик на нелинейном эффекте. Фуллерен C720 как накопитель молекулярного водорода. Химическое эхо.

Андрей Свинаренко: учеба должна длиться всю жизнь
ТАСС
Интервью Генерального директора ФИОП А.Г.Свинаренко ТАСС.

Концепция Образовательного центра «Сириус», принципы отбора на смены
Ларин В.В.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: Концепция Образовательного центра «Сириус», принципы отбора на смены. Владимир Владимирович Ларин, учитель физики, Лицей «Вторая школа» г. Москвы, методист первой проектной смены Образовательного центра «Сириус».

Молекулы, волосы, микросхемы, магнитные диски - как все это устроено? – сканирующий зондовый микроскоп поможет Вам это понять!
Быков В.А.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: В.А.Быков, д.т.н., профессор Московского Физико - Технического Института, генеральный директор группы компаний НТ-МДТ Spectrum Instruments, руководитель Нанотехнологического Общества России (НОР) "Молекулы, волосы, микросхемы, магнитные диски - как все это устроено? – сканирующий зондовый микроскоп поможет Вам это понять!"

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.

Проектная деятельность с точки зрения учителя

Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.